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有机化学实验
第四章天然产物的提取

天然产物的提取

天然产物种类繁多，广泛存在于自然界中。多数天然产物的提取物具有特殊的生理效能，可用作药物、香料和染料。天然产物的分离、提纯和鉴定是有机化学中一个十分活跃的领域。我国有着独特和丰富的天然中药资源，因而对中药有效成分的分离和研究十分重要。随着现代色谱和波谱技术的发展，对天然产物的分离和鉴定变得更为有利和方便。本章选择介绍了几种较为典型的天然产物的提取分离方法。

实验二十四从茶叶中提取咖啡因

一、实验目的
学习从天然产物—茶叶中提取咖啡因的原理和方法。
了解索氏提取器的使用和升华的基本操作。
二、实验原理
茶叶中含有多种生物碱，丹宁酸、茶多酚、纤维素和蛋白质等物质。咖啡因是其中一种生物碱，是熔点为234℃～237℃的无色针状结晶，100℃失去结晶水，178℃升华，在茶叶中含量为1%～5%，属于杂环化合物嘌呤的衍生物，化学名称为1,3,7-三甲基-2,6-二氧嘌呤，结构式如下：

含结晶水的咖啡因系无色针状结晶，味苦，能溶于水、乙醇、氯仿等。在100℃时即失去结晶水，开始升华，120℃时升华相当显著，至178℃时升华很快。
提取茶叶中的咖啡因，可利用适当的溶剂（氯仿、乙醇等）在脂肪提取器（又称索氏提取器）中连续抽提，然后蒸去溶剂，即得粗咖啡因。粗咖啡因中还含有其他一些生物碱和杂质，利用升华可进一步提纯。
三、仪器与试剂
仪器：图4.1，图2.24。
试剂：茶叶1Og，95%乙醇8OmL，生石灰4g。
四、实验步骤
称取1Og茶叶，放入索式提取器的滤纸筒内（1），在烧瓶内加入8OmL95%的乙醇，索氏提取器见图4.1。用水浴加热，连续抽提2～3h后（2），待冷凝液刚好虹吸下去时，立即停止加热。换蒸馏装置（注意补加沸石），加热蒸馏，回收大部分乙醇（3）。然后将残液倾入蒸发皿中，加入4g生石灰粉（4），在蒸气浴上蒸干，最后将蒸发皿移至石棉网上，加热焙炒片刻，使水分全部除去（5）。冷却后擦去沾在蒸发皿边上的粉末，以免升华时污染产物。
取一刺有许多小孔的滤纸（孔刺向上），盖在蒸发皿上，上罩一支合适的玻璃漏斗，在石棉网上小心加热升华（6），见图2.24（a）。当纸上出现白色毛状结晶时，暂停加热，冷至100℃左右，拿开漏斗和滤纸，将咖啡因用小刀刮下。残渣搅拌后用较大的火继续加热片刻，使升华完全。合并两次升华制得的咖啡因，测定熔点。若产品不纯时，可用少量热水结晶提纯，或用减压升华装置再次升华。
无水咖啡因的熔点为234℃～237℃。
本实验约需6h。

图4.1索氏提取器

五、注释
（1）滤纸套大小既要紧贴器壁，又能方便取放，其高度不得超过虹吸管。滤纸包茶叶末要严防漏出，以免堵塞虹吸管。纸套上面折成凹形，以保证回流液均匀浸润被萃取物。
（2）当提取液颜色很淡时，即可停止提取。
（3）瓶中乙醇不可蒸得太干，否则残液很粘，转移时损失较大。
（4）生石灰起吸水和中和作用，可以除去部分杂质。
（5）如留有少量水分，会在升华开始时带来一些烟雾，污染器皿。焙炒切不能过火。
（6）升华过程中始终都应小火间接加热，温度太高会使滤纸炭化变黑，影响产品的纯度。第二次升华时，火也不能太大，否则会使被烘物大量冒烟，影响产品的纯度和产量。
六、思考题
总结提纯固体物质的方法和使用范围。
简要说明索氏提取器的萃取原理。
提取咖啡因时加入生石灰起什么作用？

实验二十五从麻黄草中提取麻黄碱

一、实验目的
学习从天然产物一麻黄草中提取麻黄碱的原理和方法。
了解并掌握熟悉水蒸气蒸馏的基本操作。
二、实验原理
麻黄为麻黄科植物麻黄草或木贼麻黄（山麻黄）的干燥草质茎，是一种常用中草药，苦涩，具有发汗解表、止咳平喘、消水肿的能力。同时也是提取麻黄生物碱的主要原料。中药麻黄约含有1%～2%的生物碱，其中主要是D-(-)麻黄碱（占全碱重的80%左右）和L-(+)假麻黄碱。它们都具有相同的分子式C10H15NO，而天然产物中L-(+)假麻黄碱却含量很少。L-(+)麻黄碱和D-(-)假麻黄碱则是人工合成的产物。
麻黄主要产于我国山西、河南、河北、内蒙、甘肃及新疆等地，其中以山西大同出产的质量最好。
天然产物中提取出来的麻黄碱是其四种异构体中的两个：

L-(+)麻黄碱D-(-)麻黄碱L-(+)假麻黄碱D-(-)假麻黄碱
（从天然产物中提取）
一般情况下，是把提取得到的D-(-)麻黄碱做成盐保存。D-(-)麻黄碱性味微苦，是中草药麻黄的有效成分。其盐酸盐为斜方针状结晶，m.p.216～220℃。在水中的比旋光度[α]=-330。
三、仪器与试剂
仪器：见图1.6（c），图1.10。
试剂：麻黄草25.Og，0.1%盐酸，乙醚，粒状氢氧化钠，丙酮或氯仿，氯化氢的无水乙醇饱和溶液，生